JP4063518B2 - Pipe-shaped member and method for forming the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単一パイプ素材によって所定形状に成形されるパイプ状部材及びその成形方法、特に、長手方向の各位置での断面外径が変化するパイプ状部材及びその成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
パイプ状部材は各種産業機器の構成部品として使用される。このようなパイプ状部材の製作にあたっては、適宜外径のパイプ素材が採用され、これが所定の形状に変形加工されパイプ状部材として完成した上で構成部品として各産業機器に組込まれている。このようなパイプ素材を製品として加工するにあたっては、多数の変形加工方法が採用されている。例えば、長手方向の各位置での断面外径が変化するパイプ状部材を金属で製作する場合、ハイドロフォーム加工法により拡径成形することが知られている。
このハイドロフォーム加工法によれば、図13(a)に示すように、パイプ素材はその長手方向両端部において拡管率が変化するパイプ状部材100として成形可能であるが、従来のハイドロフォーム加工法によって得られる断面形状変化率である拡管率の最大値は5〜10%が限界である。
【0003】
そこで、それ以上に長手方向両端部において拡管率を変化させたパイプ状部材を製作するには、図13(b)に示すように、大小異なる断面形状の2つのパイプ素材110、120を板金加工等で別途製作したブラケット130を用いて接続してパイプ状部材140として製作することとなり、あるいは金属以外の全く異なる素材のパイプを用い適宜の成形加工をすることと成る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図13(b)に示すように、複数のパイプ材110、120をブラケット130で接続するという製作法を採った場合、部品数増加、溶接作業工数増加等を招き、しかも、安定した強度が得られない場合がある。これに対して、ハイドロフォーム加工法によるパイプ状部材は、部品数減、溶接作業工数減、安定した強度が得られるが、上述のように十分な拡管率が得られず、形状が規制されるという問題がある。
このようにハイドロフォーム加工法で得られたパイプ状部材が長手方向の各位置での断面面積が十分に変化するものとして成形できれば有効利用できることとなり、改善が望まれている。
【0005】
例えば、リアドアがスライドドアである車体構造では、ルーフサイドレールにスライドドアレールの収容空間が確保されていることから閉断面の断面積が大きく変化している。このような車体構造において、フロントピラーから連続するルーフサイドレールの補強として、フロントピラー及びルーフサイドの閉断面内部に連続して単一のパイプ状部材を嵌挿するとした場合、パイプ状部材は長手方向の各位置でサイドルーフレールやピラーの各断面に応じた断面形状を持ちながら、断面剛性及び衝突強度を減少させないことが望まれている。
本発明は、以上のような課題に基づき、長手方向の各位置での断面の面積が十分に変化するパイプ状部材及びその成形方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明によるパイプ状部材は、プレス加工により断面内方に突出する内突部が形成された縮径部と同縮径部に連続して形成される拡径部とを有し、前記内突部の外周側基部が溶接され、前記縮径部及び拡径部がハイドロフォーム加工されたことを特徴とする。
このように、内突部が形成された縮径部とこれに連続する拡径部とを単一パイプ材によりハイドロフォーム加工して形成するので、部品点数削減、組み付け工数低減を図れ、特に、前記内突部の外周側基部が溶接されるので、変形時に外周側基部が分離変形せず、同部の変形時の剛性を強化できる。
【0008】
請求項2の発明によるパイプ状部材の成形方法は、パイプ素材にプレス加工により断面内方に突出する内突部を形成する第1の工程と、前記パイプ素材をハイドロフォーム加工により拡径してパイプ状部材を成形する第2の工程と、前記内突部の外周側基部を溶接する第3の工程とを有し、前記第1の工程は、前記パイプ素材をく字状閉断面に形成する第1のプレス加工工程と、前記第1のプレス加工工程終了後、前記く字状閉断面の両屈曲端を互いに接近する方向に圧縮して当接させる第2のプレス加工工程とを有することを特徴とする。
このように第1の工程で内突部を形成し、第2の工程で内突部の形成された部位である縮径部とこれに連続する拡径部とを単一パイプ素材によりハイドロフォーム加工して形成し、第3の工程において前記内突部の外周側基部が溶接されるので、断面の外径変化率(拡管率)の大きいパイプ状部材を単一パイプ素材により作業性よく成形でき、内突部による剛性の向上及びハイドロフォーム加工による加工硬化での剛性の向上を図ることができ、変形時に外周側基部が分離変形せず、変形時の剛性を強化したパイプ状部材を容易に作成できる。特に、パイプ素材を2度のプレス加工でく字状閉断面の両屈曲端を互いに当接変形させて縮径部に予備成形し、その上で第2の工程でハイドロフォーム加工により縮径部を含む全体を拡径成形することができ、作業性よく縮径部を含むパイプ状部材を成形できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態としてのパイプ状部材及びパイプ状部材の成形方法を説明する。
図1(a),(b)に示すパイプ状部材としてのパイプ状補強部材1は、図示しない車体側部の前後開口6、7の上部のフロントピラー2及びその後端に連続して形成されたルーフサイドレール3とにわたって嵌着され、これら部位の剛性強化を図っている。パイプ状補強部材1は比較的大径の湾曲部a1を有した拡径部である前側部aと、後開口7の上端縁対向部と対向する部位が小径化された縮径部bとを連続して形成される。
【0012】
ここでパイプ状補強部材1の拡径部である前側部aは、図1(a)に示すように、フロントピラー2及びルーフサイドレール3の前端側に対向し、同部のフロントピラー2及びルーフサイドレール3のインナ部材側に長手方向の複数箇所において溶接される。なお、図7(a)にはルーフサイドレール3の前端側のルーフサイドレールインナ32への溶接部wを示し、図7(b)にはルーフサイドレール3の後方側である縮径部bにおけるルーフサイドレールエクステンションアッパー34への溶接部wを示した。
【0013】
このように使用されるパイプ状補強部材1は単一の鋼管がパイプ素材mとして採用され、図2、3、4に示すようなプレス機10及びハイドロフォーム加工機11により、湾曲部a1を有した前側部a及び縮径部bの加工が行われる。
ここで用いるプレス機10は、図2、3に示すように、基台12とその上方に延出する縦基枠13を有し、基台12上にパイプ載置面14を形成すると共にその両側に固定型15、第1、第2可動型16、17を配備し、縦基枠13に上型18を取付ける。
【0014】
基台12上の固定型15内にはストッパ20及び同ストッパ20を退却位置p1とストッパ位置p2とに切換える第1加圧機19が装着される。第1可動型16は縮径部bを形成するもので、退却位置p3、抑え位置p4、加圧位置p5及び加圧前位置p5’とに切換える第2加圧機21が装着される。第2可動型17はパイプ素材mに湾曲部a1を形成するもので、退却位置p6と加圧位置p7とに切換える第3加圧機22が装着される。上型18は縮径部bに凹部q(図5(b)参照)を形成するもので、退却位置p8、プレス位置p9とに切換える第4加圧機23が装着される。なお、上型18は複数の横基枠24に支持され、これら横基枠24は4角の縦基枠13に支持される。図3中符号25は上型18の両端より上方に延出する回り止め部材で、横基枠24側に摺動可能に嵌挿される。
【0015】
図4に示すようにハイドロフォーム加工機11は、上下型111、112を有する型締め機(図示せず)とその両側に配備される高圧水供給アダプタ26、26を備える。上下型111、112は両者の上下接合面に後述の第1の工程終了後のパイプ素材mを密に嵌着する嵌合溝(図6(a)参照)113、114を凹設される。各高圧水供給アダプタ26はパイプ素材mの両端部(図1、図4参照)に嵌着可能に形成されている。高圧水供給アダプタ26はパイプ素材の両端部nに密に嵌合可能な構造を採り、ハイドロフォーム加工機11の図示しない本体の超高圧水供給系とパイプ素材mを連通するもので、アダプタ支持台27に支持される。アダプタ支持台27は内部に図示しない加圧機構を装着しており、これにより高圧水供給アダプタ26及びパイプ素材mを共にその軸心方向に押圧する加圧力PWを加え、パイプ素材mの拡径加工を促進させる。
【0016】
このようなプレス機10及びハイドロフォーム加工機11を用い、図1のパイプ状補強部材1を成形加工するパイプ状部材の成形方法を図2、3、4を参照し、図5(a)〜(c)、図6(a)、(b)に沿って説明する。
パイプ状部材1の成形に先立ち、所定外径で所定長さの鋼製のパイプ素材mがプレス機10に供給される。この場合、パイプ素材mの外径はパイプ状補強部材1の前側部aの外径より所定量小さな外径のものが採用される。この場合、パイプ素材mはこれが5〜10%の拡管率で変形した際にパイプ状補強部材1の前側部aの外径が得られるようなものが選択される。
【0017】
プレス機10は、ストッパ20を退却位置p1に、第1、第2可動型16、17を退却位置p3、p6に、上型18を退却位置p8にそれぞれ保持した上で、基台12上のパイプ載置面14にパイプ素材mが供給される。次いで、図2、図5(a)に示すように、第1、第2可動型16、17を退却位置p3、p6より抑え位置p4、加圧位置p7に切換え、パイプ素材mに湾曲部a1を形成する。次いで、図5(b)に示すように、第1可動型16のみが抑え位置p4より加圧前位置p5’に移動して固定型15及び可動型16、17間の上方開口hを拡大させる。その上で、上型18は退却位置p8より降下してプレス位置p9に達し、パイプ素材mに凹部qを形成する第1のプレス加工工程が行われる。これによりパイプ素材mの上型18との対向部にはく字状閉断面uが形成されることとなる。
【0018】
次いで、図5(c)に示すように、上型18は再度上昇して退却位置p8に戻る。その上で、ストッパ20が退却位置p1よりストッパ位置p2に突出し、パイプ素材mの凹部qが形成された部位の上方へのずれを抑える。この状態で、第1可動型16のみが加圧前位置p5’より移動して加圧位置p5に達し、固定型15と第1可動型16のプレス面が、く字状閉断面uを成している部位の両屈曲端を互いに接近する方向に圧縮し、互いに当接させる第2のプレス加工工程が成される。このように第1、第2の各プレス加工工程により第1の工程を完了し、この部位を縮径部bとして形成することができる。この場合、パイプ素材mの縮径部bには閉断面内方に突出する内側突状の内突部101が形成される。
【0019】
次いで、第1の工程を完了したパイプ素材mはプレス機10の型開きの後、取出され、図4及びハイドロフォーム加工機11に示すように、下型112の嵌合溝114に嵌着され、その上で、型締め機(図示せず)で型閉めされ、上下の嵌合溝(図6(a)参照)113、114に密に嵌着される。
次いで上下型111、112に挟圧された状態でパイプ素材mの両端部nに高圧水供給アダプタ26がそれぞれ取付けられると、ハイドロフォーム加工機11の図示しない本体より高圧水がパイプ素材mの内部に供給され、パイプ素材mは拡径成形され、パイプ状補強部材1に成形され、第2の工程が完了する。この際、縮径部bの内側突状の内突部101は全周面が超高圧水の液圧を受けて内部隙間を潰され、図6(a)に示すような板状に近い内突部101として成形される。
【0020】
このようにパイプ素材mを2度のプレス加工でく字状閉断面uの両屈曲端を互いに接近変形させて縮径部bに予備成形し、その上で第2の工程でハイドロフォーム加工により縮径部bを含む全体を拡径成形することができ、作業性よく縮径部bを含む補強部材1を成形できる。
次いで、ハイドロフォーム加工機11は型開きされ、高圧水供給アダプタ26が外され、パイプ状補強部材1が取り出される。
更にパイプ状補強部材1はその両端個所の高圧水供給アダプタ26と連結されていた端部nの内、縮径部b側の端部nを切断される。更に、図6(b)に示すように、パイプ状補強部材1はその縮径部bの内突部101の外周側基部eがその位置を溶接部wとして処理され、第3の工程を完了して完成品となる。
【0021】
このように第3の工程において内突部101の外周側基部eが溶接部wとなるので、変形時に外周側基部eが分離変形せず、変形時の剛性を強化できる。
完成品となったパイプ状補強部材1は図1(a)に示すように、車両Vのフロントピラー2及びルーフサイドレール3に補強部材として使用される。
このように成形されたパイプ状補強部材1は図1(a),(b)及び図7に示すように、その縮径部bにおいて、内突部101を横向きで配置し、その外側端である外周側基部eが車両の側端側に位置している。図7に示すように外周側基部eの上下には丸く突出た片状部がそれぞれ形成され、パイプ状補強部材1はその全体が横向きハート型の断面形状を呈して縮径成形される。
【0022】
このような形状のパイプ状補強部材1の縮径部bは内突部101を形成することで拡管率を十分大きくして成形される。即ち、パイプ状補強部材1をハイドロフォーム成型により長手方向の各位置での断面積を変化させて形成する場合、通常のハイドロフォーム成型であると、拡管率が5乃至10%程度である。しかし、ここではあらかじめ比較的外形の大きなパイプ素材mを用意し、パイプ素材の一部を縮径加工し、その上で拡径加工する。ここで縮径加工では縮径部bにおいて内突部101がプレス加工で凹設されて縮径成形され、拡管率を十分に大きく確保できる。次いで、パイプ素材m全体をプレス機10で型締めし、通常の拡管率が5乃至10%程度でのハイドロフォーム成型を行い、パイプ状補強部材1を成形した。このため、パイプ状補強部材1は、結果的に拡管率を十分に大きなものとして成形したと同様の加工が行われたこととなる。しかも、縮径部bは内突部101の外側端である外周側基部eを溶接されたため、屈曲変形時の外周側基部eの変形を抑えることより、屈曲強度を向上できる。
【0023】
このようなパイプ状補強部材1を図示しない車体側部の前後開口6、7の上部のフロントピラー2及びその後端に連続するルーフサイドレール3とにわたって嵌着する使用例を以下に説明する。
図7(a)に示すように、ルーフサイドレール3は、車両の前開口6の開口上部において、ルーフサイドレールアウタ31とルーフサイドレールインナ32とが互いに重ねられて内外フランジが溶接された閉断面として形成される。この閉断面の部位にパイプ状補強部材1の前側部aが嵌挿され、ルーフサイドレールインナ32に当接され、複数の溶接部wで互いに溶接されている。なお、パイプ状補強部材1の前側部aとルーフサイドレールインナ32との溶接部位に対してその前側に連続するフロントピラー2の上部側部位でもほぼ同様の構成を採るが重複説明を略す。
【0024】
図7(b)に示すように、ルーフサイドレール3は、車両の後開口7の開口上部において、主部3aと空域部3bとその下方の図示しない補助部とで形成されている。主部3aはルーフサイドアウターパネル33とルーフサイドレールエクステンションアッパー34とを一体結合した閉断面構造を比較的小さく形成される。ここで閉断面空間にはパイプ状補強部材1の縮径部bが嵌挿され、同縮径部bとルーフサイドレールエクステンションアッパー34との当接部が長手方向に沿って複数の溶接部Wで間欠的に溶接されている。
【0025】
なお、空域部3bの最深部に延びるルーフインナパネル35には図示しないスライドドア用のスライドドアレールが取付けられる。
このようなパイプ状補強部材1をフロントピラー2及びルーフサイドレール3に嵌挿した車両Vが走行時に正面衝突やオフセット衝突して、フロントピラー2よりルーフサイドレール3に向けて過荷重が加わると、ここでフロントピラー2やルーフサイドレール3の前端部はパイプ状補強部材1の比較的大径の前部により十分補強されていることで、屈曲を十分抑えられる。
【0026】
特に、図1(b)、図7(b)に示すように、パイプ状補強部材1はその段差部Dより縮径部bに続く部位でハート型の断面形状を呈し、外側端に外周側基部eが位置した内突部101を横向きで配置している。このため、外周側基部eが縮径部bの剛性及び衝突強度を特に強化するので、縮径部bの剛性中心(断面方向での圧縮力と引張力が釣合って打ち消される位置)となる軸心y2(軸心線L2参照)に対して、前側部aの剛性中心となる軸心y1(軸心線L1参照)のずれδが比較的小さく抑えられる。しかも、外周側基部eが溶接されることによっても外周側基部eの剛性を高めている。この点より、ルーフサイドレール3の段差部Dが屈曲し始めたとしても、パイプ状補強部材1の内突部101がその屈曲変位を十分抑制できる。
【0027】
このように、単一の部品であるパイプ状補強部材1は長手方向の各位置での閉断面形状が大きく変化するフロントピラー2及びルーフサイドレール3に容易に嵌挿でき、一体結合されることで同部の剛性を十分に強化できる。特に、パイプ状補強部材1はフロントピラー2よりルーフサイドレール3にわたって連続して嵌挿できることで部品点数削減、溶接工数削減、コスト低減に寄与できる。更に、縮径部bがその内突部101により剛性の向上を図られ、しかも、ハイドロフォーム加工による加工硬化でパイプ状補強部材1全体の剛性の向上を図ることができる。
【0028】
上述のところにおいて、パイプ状補強部材1はその縮径部bに内突部101を配置しており、同内突部101は外側端に外周側基部eが位置し、横向きで配置されていたが、これに代えて、図8、9に示すように、構成しても良い。なお、ここでのパイプ状補強部材1aは内突部101aを縦向きに配設する点が相違する以外は図1のパイプ状補強部材1と同様に形成され、同様に使用されることより、同一部材には同一符号を付し、重複説明を略す。
この場合のパイプ状補強部材1aはその縮径部baにおける内突部101aの外周側基部eaを下側に配置し、内突部101aを下側の外周側基部eaより上向きに延出し、縮径部baの閉断面内に縦向きに配置している。
【0029】
このように使用されるパイプ状補強部材1aは、図10(a),(b)に示すようなプレス機10a及び上述と同様のハイドロフォーム加工機11が使用される。
ここで用いるプレス機10aは、基台40とその上方に延出する縦基枠41を有し、基台40上の一部に補助基台42を一体的に取付け、パイプ載置面43を形成すると共にその両側に第1、第2可動型44、45を配備し、パイプ載置面43の上方に縦基枠41側に支持された上型46を配備する。
基台40上には第1、第2加圧機47a、47bが装着され、これにより第1、第2可動型44、45が開放位置q1とプレス位置q2とに切換えられる。第1、第2可動型44、45上には第3、第4加圧機48、49が装着され、これにより一対の挟持型50、51を退却位置q3とプレス位置q4(図11(c)参照)とに切換える。
【0030】
上型46は縦基枠41側に回動不可に摺動自在に支持され、縦基枠41側に支持された第5加圧機50により退却位置q5とプラス位置q6に切換えられる。上型46及びその支持部材461上には直状型53が摺動可能に支持され、同直状型53は第6加圧機52により退却位置q7とプレス位置q8に切換えられる。
このようなプレス機10a及びハイドロフォーム加工機11を用い、図8のパイプ状補強部材1aを成形加工するパイプ状部材の成形方法を図11(a)〜(c)に沿って説明する。
【0031】
鋼製のパイプ素材mがプレス機10aに供給され、第1、第2可動型44、45が開放位置q1よりプレス位置q2に切換えられる。次いで、上型46が退却位置q7よりプレス位置q8に切換えられ、パイプ素材mがパイプ載置面43に沿って屈曲され、湾曲部a1を形成する曲げ加工が成される。
【0032】
次いで、図11(b)に示すように上型46上の直状型53が退却位置q7よりプレス位置q8に切換えられ、パイプ素材mに凹部qを形成し、く字状閉断面uが形成され、第1のプレス加工工程が行われる。
次いで、図11(c)に示すように、上型46は上昇して退却位置q5に戻る。その上で、一対の挟持型50、51を退却位置q3よりプレス位置q4に切換え、く字状閉断面uを成している部位の両屈曲端を互いに当接させる第2のプレス加工工程が成される。
この後、第1の工程を完了したパイプ素材mはプレス機10aの型開きの後、取出され、図4のハイドロフォーム加工機11に移され、図1のパイプ素材mと同様にハイドロフォーム加工され第2の工程を完了し、次いで、縮径部baの内突部101aの外周側基部eaがその位置を溶接部wとして処理され第3の工程が完了し、パイプ状補強部材1aとなる。
【0033】
完成品となったパイプ状補強部材1aは図8に示すように、フロントピラー2及びルーフサイドレール3に補強部材として使用される。この場合も図1のパイプ状補強部材1と同様の作用効果が得られ、特に、図9に示すように内突部101aの外周側基部eaをルーフサイドレールエクステンションアッパー34に直接溶接して一体化でき、この部位の剛性強化をより確実に図ることができる。更に、縮径部baを比較的上側に偏移させることが容易となり、空域部3b(縮径部baは空域部3bの下方に図示しない補助部を有する)を十分に確保し、図示しないレール等の収納を容易化できる。
【0034】
上述のところにおいて、図2、3のプレス機10では第1の工程で、まず、パイプ素材mに湾曲部a1を曲げ加工により形成し、次いで、パイプ素材mにく字状閉断面uが形成される第1のプレス加工工程が行われ、次いで、く字状閉断面uの両屈曲端を互いに当接させる第2のプレス加工工程が成されていた。図10(a),(b)のプレス機10aでは第1の工程で、パイプ素材mに湾曲部a1を曲げ加工するとほぼ同時にパイプ素材mにく字状閉断面uが形成され、次いで、く字状閉断面uの両屈曲端を互いに当接させる第2のプレス加工工程が成されていた。これに対し、第1のプレス加工工程と第2のプレス加工工程が成された後にパイプ素材mに湾曲部a1を曲げ加工により形成し第1の工程を完了させても良く、この場合も、曲げ加工を先に行う場合と同様の作用効果が得られる。
【0035】
上述のところにおいて、図1、図8の各パイプ状補強部材1、1aはその略中央に湾曲部a1を形成していたが複数箇所に湾曲部a1を形成しても良い。更に、図1、図8の各パイプ状補強部材1、1aはその略後ろ半部側全域に縮径部b、baを形成していた。しかし、場合により、図12(a)に示すように、パイプ状補強部材1bの長手方向の中間部に縮径部bbを形成しても良く、図12(b)に示すように、パイプ状補強部材1cの長手方向の複数箇所に縮径部bc,bdを形成しても良く、本発明のパイプ状部材の成形方法は長手方向の任意の個所に上述の縮径部を成形でき、これらの場合も、図1、図8の各パイプ状補強部材1、1aと同様の作用効果が得られる。
【0036】
上述のところにおいて、パイプ状補強部材1は鋼管として説明したが、場合により、その他のパイプ状素材を用いても良く、この場合も図1のパイプ状補強部材1と同様の作用効果が得られる。
【0037】
【発明の効果】
以上のように、本発明によるパイプ状部材は、内突部が形成された縮径部とこれに連続する拡径部とを単一パイプ素材によりハイドロフォーム加工して形成するので、部品点数削減、組み付け工数低減を図れ、特に、前記内突部の外周側基部が溶接されるので、変形時に外周側基部が分離変形せず、同部の変形時の剛性を強化できる。
【0038】
本発明によるパイプ状部材の成形方法は、第1の工程で内突部を形成し、第2の工程で内突部の形成された部位である縮径部とこれに連続する拡径部とを単一パイプ素材によりハイドロフォーム加工して形成し、第3の工程において内突部の外周側基部が溶接されるので、断面の外径変化(拡管率)の大きいパイプ状部材を単一パイプ素材により作業性良く成形でき、内突部による剛性の向上及びハイドロフォーム加工による加工硬化での剛性の向上を図ることができ、変形時に外周側基部が分離変形せず、変形時の剛性を強化したパイプ状部材を容易に作成できる。
【0039】
特に、前記第1の工程は、第1のプレス加工工程と第2のプレス加工工程とを有するとした場合、パイプ素材を2度のプレス加工でく字状閉断面の両屈曲端を互いに当接変形させて縮径部に予備成形し、その上で第2の工程でハイドロフォーム加工により縮径部を含む全体を拡径成形することができ、作業性よく縮径部を含むパイプ状部材を成形できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としてのパイプ状補強部材を示し、(a)は側面図、(b)は要部切欠平面図である。
【図2】図1のパイプ状補強部材を成形するプレス機の平面図である。
【図3】図1のパイプ状補強部材を成形するプレス機の側面図である。
【図4】図1のパイプ状補強部材を成形するハイドロフォーム加工機の要部概略平面図である。
【図5】図1のパイプ状補強部材を成形するプレス機の加工工程の説明図で、(a)は曲げ加工の状態、(b)は第1のプレス加工工程の状態、(c)は第2のプレス加工工程の状態を示す。
【図6】図1のパイプ状補強部材を成形するプレス機の加工工程の説明図で、(a)は第2の工程完了状態、(b)は第3の工程完了状態を示す。
【図7】図1のパイプ状補強部材の車両のルーフサイドレールに取付けた状態を示し、(a)は前部開口上端縁対向部での断面図であり、(b)は後部開口上端縁対向部での断面図である。
【図8】本発明の他の実施形態としてのパイプ状補強部材の側面図である。
【図9】図9のパイプ状補強部材の縮径部をルーフサイドレールの後部開口上端縁対向部に取付けた状態の断面図である。
【図10】図8のパイプ状補強部材を成形するプレス機を示し、(a)は要部平面断面図、(b)は要部側面断面図である。
【図11】図8のパイプ状補強部材を成形するプレス機の加工工程の説明図で、(a)は曲げ加工の状態、(b)は第1のプレス加工工程の状態、(c)は第2のプレス加工工程の状態を示す。
【図12】本発明の適用された他のパイプ状補強部材を示し、(a)は第1の変形例を(b)は第2の変形例を示す。
【図13】従来のパイプ状部材の要部を示し、(a)は第1の例を(b)は第2の例を示す。
【符号の説明】
1〜1c パイプ状補強部材(パイプ状部材)
101 内突部
2 フロントピラ
3 ルーフサイドレール
5 スライドドア(後ドア)
7 後開口
a 前側部(拡径部)
b〜bd 縮径部
m パイプ素材
q 凹部
u く字状閉断面
w 溶接部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pipe-shaped member molded into a predetermined shape by a single pipe material and a molding method thereof, and more particularly to a pipe-shaped member whose cross-sectional outer diameter changes at each position in the longitudinal direction and a molding method thereof.
[0002]
[Prior art]
Pipe-shaped members are used as components of various industrial equipment. In manufacturing such a pipe-shaped member, a pipe material having an outer diameter is appropriately adopted, which is deformed into a predetermined shape and completed as a pipe-shaped member, and then incorporated into each industrial device as a component. When processing such a pipe material as a product, a number of deformation processing methods are employed. For example, when a pipe-shaped member whose cross-sectional outer diameter changes at each position in the longitudinal direction is made of metal, it is known to perform diameter expansion molding by a hydroforming method.
According to this hydroform processing method, as shown in FIG. 13 (a), the pipe material can be formed as a pipe-
[0003]
Therefore, in order to manufacture a pipe-shaped member with the tube expansion ratio changed at both ends in the longitudinal direction beyond that, as shown in FIG. 13 (b), two
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, as shown in FIG. 13 (b), when a manufacturing method in which a plurality of
Thus, if the pipe-shaped member obtained by the hydroforming method can be molded as if the cross-sectional area at each position in the longitudinal direction is sufficiently changed, it can be effectively used, and improvement is desired.
[0005]
For example, in a vehicle body structure in which the rear door is a slide door, the cross-sectional area of the closed cross section greatly changes because the accommodation space for the slide door rail is secured in the roof side rail. In such a vehicle body structure, when a single pipe-like member is continuously inserted inside the closed cross section of the front pillar and the roof side as a reinforcement of the roof side rail continuous from the front pillar, the pipe-like member is long. It is desired not to reduce the cross-sectional rigidity and the collision strength while having a cross-sectional shape corresponding to each cross-section of the side roof rail and the pillar at each position in the direction.
An object of the present invention is to provide a pipe-shaped member in which the area of a cross section at each position in the longitudinal direction is sufficiently changed, and a method for forming the same, based on the above problems.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The pipe-shaped member according to the first aspect of the present invention has a reduced diameter portion in which an inner protrusion protruding inward in cross section is formed by press working and an enlarged diameter portion formed continuously from the reduced diameter portion., The outer peripheral side base of the inner protrusion is welded,The reduced diameter portion and the enlarged diameter portion are hydroformed.
In this way, the diameter-reduced part where the inner protrusion is formed and the diameter-enlarged part continuing to this are formed by hydroforming with a single pipe material, so the number of parts and assembly man-hours can be reduced,In particular, since the outer peripheral base of the inner protrusion is welded, the outer peripheral base does not separate and deform during deformation, and the rigidity during deformation of the same can be enhanced..
[0008]
Claim2The method for forming a pipe-shaped member according to the present invention includes a first step of forming an inner protrusion projecting inward in a cross-section by press working on a pipe material, and expanding the diameter of the pipe material by hydroforming, to form a pipe-shaped member A second step of moldingAnd a third step of welding the outer peripheral base of the inner protrusion.And the first step includes a first press working step of forming the pipe material in a square closed cross section, and both bent ends of the square closed cross section after completion of the first press working step. And a second press working step in which the two are compressed and brought into contact with each other in a direction approaching each other.
In this way, the inner protrusion is formed in the first step,In the second stepFormed by hydroforming with a single pipe material a reduced diameter part that is a part where the inner protrusion is formed and an enlarged diameter part that continues to this,Since the outer peripheral side base of the inner protrusion is welded in the third step,Pipe-shaped members with a large outer diameter change rate (expansion rate) can be molded with a single pipe material with good workability, and the rigidity by the inner protrusion and the work hardening by hydroforming can be improved. CanA pipe-shaped member with enhanced rigidity at the time of deformation can be easily created without causing the outer peripheral base to separate and deform during deformation.. In particular, the pipe material is preliminarily formed into a reduced diameter part by deforming both bent ends of the closed section with a double press process, and then hydroformed in the second step. Can be formed into a pipe-shaped member including a reduced diameter portion with good workability.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a pipe-shaped member and a method for forming the pipe-shaped member as an embodiment of the present invention will be described.
A pipe-shaped reinforcing member 1 as a pipe-shaped member shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) is continuously formed on the
[0012]
Here, as shown in FIG. 1A, the front side portion a which is a diameter-enlarged portion of the pipe-shaped reinforcing member 1 is opposed to the front end side of the
[0013]
The pipe-shaped reinforcing member 1 used in this way employs a single steel pipe as the pipe material m, and has a curved portion a1 by a
As shown in FIGS. 2 and 3, the
[0014]
The fixed
[0015]
As shown in FIG. 4, the hydroforming machine 11 includes a mold clamping machine (not shown) having upper and
[0016]
A pipe-shaped member forming method for forming the pipe-shaped reinforcing member 1 of FIG. 1 using such a
Prior to forming the pipe-shaped member 1, a steel pipe material m having a predetermined outer diameter and a predetermined length is supplied to the
[0017]
The
[0018]
Next, as shown in FIG. 5 (c), the
[0019]
Next, the pipe material m that has completed the first step is taken out after the mold opening of the
Next, when the high pressure
[0020]
In this way, the pipe material m is preliminarily formed into the reduced diameter portion b by deforming both bent ends of the rectangular closed section u close to each other by pressing twice, and then hydroforming in the second step. The entire diameter including the reduced diameter portion b can be expanded and the reinforcing member 1 including the reduced diameter portion b can be formed with good workability.
Next, the hydroforming machine 11 is opened, the high-pressure
Further, the pipe-shaped reinforcing member 1 is cut at the end n on the reduced diameter portion b side among the ends n connected to the high-pressure
[0021]
Thus, since the outer peripheral side base e of the
The finished pipe-shaped reinforcing member 1 is used as a reinforcing member for the
As shown in FIGS. 1 (a), 1 (b) and 7, the pipe-shaped reinforcing member 1 formed in this way has an
[0022]
The diameter-reduced portion b of the pipe-shaped reinforcing member 1 having such a shape is formed with a sufficiently large tube expansion rate by forming the
[0023]
A use example in which such a pipe-shaped reinforcing member 1 is fitted over the
As shown in FIG. 7 (a), the
[0024]
As shown in FIG. 7B, the
[0025]
A slide door rail for a slide door (not shown) is attached to the roof
When a vehicle V in which such a pipe-shaped reinforcing member 1 is fitted into the
[0026]
In particular, as shown in FIGS. 1 (b) and 7 (b), the pipe-shaped reinforcing member 1 has a heart-shaped cross-sectional shape at a portion continuing from the stepped portion D to the reduced-diameter portion b, and an outer peripheral side at the outer end. The
[0027]
As described above, the pipe-shaped reinforcing member 1 as a single component can be easily inserted into the
[0028]
In the above-mentioned place, the pipe-shaped reinforcing member 1 has the
In this case, the pipe-shaped reinforcing member 1a has the outer base ea of the
[0029]
As the pipe-shaped reinforcing member 1a used in this way, a
The
First and
[0030]
The
A pipe-shaped member forming method for forming the pipe-shaped reinforcing member 1a of FIG. 8 using such a
[0031]
The steel pipe material m is supplied to the
[0032]
Next, as shown in FIG. 11 (b), the straight die 53 on the
Next, as shown in FIG. 11 (c), the
After that, the pipe material m that has completed the first step is taken out after the mold opening of the
[0033]
The completed pipe-shaped reinforcing member 1a is used as a reinforcing member for the
[0034]
2 and 3, in the first step, the bending portion a1 is first formed in the pipe material m by bending, and then the closed cross section u is formed in the pipe material m. The first press working step is performed, and then the second press working step is performed in which both bent ends of the rectangular closed section u are brought into contact with each other. In the
[0035]
In the above description, each of the pipe-shaped reinforcing members 1 and 1a in FIGS. 1 and 8 has the curved portion a1 formed at the approximate center thereof, but the curved portion a1 may be formed at a plurality of locations. Further, each of the pipe-shaped reinforcing members 1 and 1a shown in FIGS. 1 and 8 is formed with reduced diameter portions b and ba in the entire region around the rear half. However, depending on the case, as shown in FIG. 12 (a), a reduced diameter portion bb may be formed in the intermediate portion in the longitudinal direction of the pipe-shaped reinforcing member 1b. As shown in FIG. The reduced diameter portions bc and bd may be formed at a plurality of locations in the longitudinal direction of the reinforcing member 1c, and the pipe-shaped member molding method of the present invention can form the above-mentioned reduced diameter portions at arbitrary locations in the longitudinal direction. In this case, the same effect as the pipe-shaped reinforcing members 1 and 1a shown in FIGS. 1 and 8 can be obtained.
[0036]
In the above description, the pipe-shaped reinforcing member 1 has been described as a steel pipe. However, in some cases, other pipe-shaped materials may be used, and in this case, the same function and effect as the pipe-shaped reinforcing member 1 of FIG. 1 can be obtained. .
[0037]
【The invention's effect】
As described above, the pipe-shaped member according to the present invention is formed by hydroforming the reduced diameter portion in which the inner protrusion is formed and the enlarged diameter portion continuous with the single pipe material, thereby reducing the number of parts. , Reduce assembly man-hours,In particular, since the outer peripheral base of the inner protrusion is welded, the outer peripheral base does not separate and deform during deformation, and the rigidity during deformation of the same can be enhanced..
[0038]
The method for forming a pipe-shaped member according to the present invention forms an inner protrusion in the first step,In the second stepFormed by hydroforming with a single pipe material a reduced diameter part that is a part where the inner protrusion is formed and an enlarged diameter part that continues to this,Since the outer peripheral base of the inner protrusion is welded in the third step,A pipe-shaped member with a large change in outer diameter (pipe expansion rate) of the cross section can be molded with a single pipe material with good workability, and the rigidity can be improved by the inner protrusion and the work hardening by hydroforming. ,The outer peripheral base is not separated and deformed at the time of deformation, and a pipe-shaped member with enhanced rigidity at the time of deformation can be easily produced.
[0039]
In particular, when the first process includes a first press process and a second press process, the pipe material is subjected to two press processes so that both bent ends of the rectangular closed cross section are brought into contact with each other. The pipe-shaped member can be deformed in contact and preformed into a reduced diameter portion, and then the entire diameter including the reduced diameter portion can be formed by hydroforming in the second step, and the reduced diameter portion can be formed with good workability. Can be moldedThe
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show a pipe-shaped reinforcing member according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a side view, and FIG.
FIG. 2 is a plan view of a press machine for forming the pipe-shaped reinforcing member of FIG.
3 is a side view of a press machine for forming the pipe-shaped reinforcing member of FIG. 1. FIG.
4 is a schematic plan view of a main part of a hydroforming machine for forming the pipe-shaped reinforcing member of FIG. 1. FIG.
FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams of a processing step of a press machine for forming the pipe-shaped reinforcing member of FIG. 1, wherein FIG. 5A is a bending state, FIG. 5B is a first pressing step, and FIG. The state of a 2nd press work process is shown.
6A and 6B are explanatory views of a processing step of the press machine for forming the pipe-shaped reinforcing member of FIG. 1, in which FIG. 6A shows a second step completion state and FIG. 6B shows a third step completion state.
7 shows a state where the pipe-shaped reinforcing member of FIG. 1 is attached to the roof side rail of the vehicle, (a) is a cross-sectional view of the front opening upper edge opposite portion, (b) is the rear opening upper edge. It is sectional drawing in an opposing part.
FIG. 8 is a side view of a pipe-shaped reinforcing member as another embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view of a state in which a reduced diameter portion of the pipe-shaped reinforcing member in FIG. 9 is attached to a rear opening upper edge opposite portion of a roof side rail.
10A and 10B show a press machine for forming the pipe-shaped reinforcing member of FIG. 8, wherein FIG. 10A is a plan sectional view of the main part, and FIG. 10B is a side sectional view of the main part.
FIGS. 11A and 11B are explanatory views of a processing step of the press machine for forming the pipe-shaped reinforcing member of FIG. 8, wherein FIG. 11A is a bending state, FIG. 11B is a first pressing step, and FIG. The state of a 2nd press work process is shown.
FIG. 12 shows another pipe-shaped reinforcing member to which the present invention is applied, in which (a) shows a first modification and (b) shows a second modification.
FIG. 13 shows a main part of a conventional pipe-shaped member, in which (a) shows a first example and (b) shows a second example.
[Explanation of symbols]
1-1c Pipe-shaped reinforcing member (pipe-shaped member)
101 Inner protrusion
2 Front Pillar
3 Roof side rail
5 Sliding door (rear door)
7 Rear opening
a Front side (expanded part)
b ~ bd reduced diameter part
m Pipe material
q Recess
u-shaped closed section
w Welded part
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